Процес одержання покриття

Винахід відноситься до технології одержання двошарових захисно-декоративних і захисних лакофарбових покрить з електрофоретичним нанесенням першого шару. Як правило, для одержання покрить такого типу використовують гідрофобні плівкоутворювальні матеріали, на основі яких готують водні дисперсії потім у ванни з такими дисперсіями занурюють для като-, ано- або автофоретичного осадження підготовлені (очищені під фарбування) деталі машин, а осаджені сирі покриття закріплюють термообробкою. Відомий процес нанесення покрить [див. Авторське свідоцтво СРСР №837085, МПК С25D13/00, 1978] на вироби, що офарблюються, протягуванням через ванну зі швидкістю 20...50см./хв, що містить (у % по масі) 16...27 епоксидної смоли. 2...8 бутадиенстиролполи сульфідного каучуку або поліуретану, близько 2,5 хромові кислоти і воду - решта, і наступним сушінням і отверженням сирих покрить у термокамері. Володіючи задовільними водостійкістю й еластичністю, покриття, отримані описаним процесом, незадовільні по показнику солестійкості через залишкові кількості хромової кислоти в їхньому складі. Заміна хромової кислоти (див. Авторське свідоцтво СРСР №1004432, МПК С09D5/02, 1982], в разі застосування як плівкоутворювального одного лише бутадієнстирол-карбоксилатного латексу не забезпечують помітного поліпшення солестійкості. Тому перевага на практиці віддають більш трудомістким процесам нанесення двошарових покрить. З числа таких процесів відомий процес [Авторське свідоцтво СРСР №751178, МПК С25D13/06, 1975]. Він передбачає послідовне нанесення на металеву підкладку метало полімерного ґрунтувального шару з композиції на основі суміші епоксидної і епоксидно-поліуретанової смоли і покривного шару електрофоретичним методом з наступним спільним отвердінням покриття при нагріванні. Володіючи високою електричною міцністю і стійкістю до нафтопродуктів, покриття, отримані описаним процесом, недостатньо стійкі в розчині хлориду натрію, який широко використовується узимку для очищення доріг від льоду і снігу. З числа процесів нанесення двошарових покрить до пропонованого найбільш близьким є процес одержання покриття [див. патент України №5596, МПК C25D13/06, C09D5/44, дата публікації 28.12.94. Бюл. №7-1]. Він передбачає послідовне нанесення на металеву підкладку металополімерного ґрунтувального шару з композиції на основі суміші епоксидної і епоксидно-поліуретанової смоли електрофоретичним методом і покривного шару на основі суміші Лаку КЧ-0125 у виді кислої (з кислотністю 105...125мг КОН/г сухої речовини), бутадиенстирольного латексу марки СКС-65 ГП, триетаноламіну, поліоксіетиленового ефіру алкіл фенолу, ортофосфорної кислоти з наступним спільним отвердінням покриття при нагріванні. Володіючи задовільною солестійкістю покриття отримане за таким процесом має недостатні експлуатаційні показники стосовно еластичності плівки при згині, міцності на удар, мікротвердості, електричної міцності через сеціфічний склад компонентів в їхньому складі. В основу винаходу покладене завдання удосконалення процесу одержання покриття в якому шляхом зміни умов і складу ванни для нанесення покривного шару забезпечується підвищення еластичності плівки при згині, її міцності на удар, мікротвердості та електричної міцності, що в цілому покращує експлуатаційні властивості покриття. Поставлена задача вирішується тим, що у способі одержання покриття шляхом послідовного нанесення на металеву підкладку металополімерного ґрунтувального шару з композиції на основі суміші епоксидної і епоксидно-поліуретанової смоли електрофоретичним методом і покривного шару з наступним отвердженням покриття при нагріванні, відповідно до винаходу, покривний шар наносять методом автофорезу з композиції наступного складу (у % по масі): латекс синтетичний БС-65 20,0-30,0 розчин поліметилфеніл-силоксанової смоли в толуолі (лак Ко-08) 5,0-10,0 мікротальк 1,0-2,0 аніонактивна поверхнево активна речовина 0,5-1,0 ортофосфорна кислота 0,5-2,5 перекис водню 2,0-4,0 вода решта Автофорез забезпечує вирівнювання сумарної товщини двошарового покриття і заповнення можливих дефектів ґрунту матеріалом покривного шару. Далі сутність винаходу пояснюється спочатку в загальному вигляді докладними списками інгредієнтів, необхідних для формування ґрунтувального і покривного шарів, прикладами їх складів, описом процесу готування зразків поверхонь для дослідження покрить, описами процесу готування ґрунтувального і покривного складів, процесу одержання двошарових покрить і результатами їхніх. Для одержання першого (ґрунтувального ) шару покриття використовують: Як плівкоутворювач суміш узятих кожна в кількості (у % від сумарної маси фунту) від 0,1 до 1,5 алкідно епоксидної смоли марки Э-30 (ТУ-10-825-76) або марки. Э-40(ТУ-10-977-75) і епоксидне -уретанової композиції марки Ур-231 (ТУ-6-863-76), що являють собою: - епоксидна смола Э-40-продукт поліконденсації в лужному середовищі епіхлоргідрина з гліцерином і дифенілолпропаном, що мають середню молекулярну масу близько 300 з кількістю епокси груп 16-29 ясножовтий колір і, яка є при кімнатній температурі в'язкою рідиною: - алкидно-епоксидна смола Э-30 - суміш зазначеної вище епоксидної смоли Э-40 з алкідною гліфталевою смолою марки ГФ-019 у співвідношенні 70:30. - епоксидно-уретанова композиція Ур-231-18%; - розчин алкидно-епоксидної смоли Э-30 у товарному поліуретановому лаку ДГУ (ТУ ГСНХ 1069-60), що містить 70% по масі продукту взаємодії толуилендиизо ціанату з діетиленгліколем у циклогексаноні; - як четвертинну амонієву основу -М-(фенил-3-метилкарбодецилокси-)-М-(4-ортоанизидин-3-хлорбутенил-2хлоридамоній); - як солі монокарбонової кислоти і двовалентного металу, відновлюваного при осадженні ґрунтовки до тонкодисперсного атомарного металу, використовували форміати міді, цинку, або суміш форміатів міді і цинку; - ацетон і воду. Для одержання покривного шару за новим процесом використовують: Латекс синтетичний БС-65 по ТУ 38-103550-84 марки-А; Розчин поліметилфеніл-силоксанової смоли в толуолі (лак Ко-08 ГОСТ 15081-69); Мікротальк по ГОСТ 19284-79; Триетаноламін по ТУУ 6-002-09651.219-99 у якості аніонактивної поверхнево активної речовини; Ортофосфорна кислота по ГОСТ 3381-84; Перекис водню по ГОСТ 177-88; Вода по ГОСТ 6709-72. Для одержання покривного шару за відомим процесом (для порівняння з розробленим) використовують: Лак КЧ-0125 по ТУ6-10-1977-85 у виді кислої (з кислотністю 105...125мг КОН/г сухої речовини) суміші в співвідношенні 70:30 по масі ефіру малеинизорованного 1,4 цис-бутадієнового каучуку і етеріфіцированих етанолом резол карбонових кислот бисфенола А, або ґрунтовку марки ВКФ-093 по ТУ 6-10.-02045 64-28-89 у виді кислого (з кислотним числом 125...155мг КОН/г сухої речовини) гідролізованого аддукта малеїнового ангідриду і змішаного гліцеринового ефіру каніфолі і жирних кислот лляного і дегідрованої касторової олії: Бутадиенстирольний латекс марки СКС-65 ГП за ГОСТ 10564-75 у виді 50% (по масі) водної дисперсії СКС (бутадієнстирольного каучуку зі співвідношенням бутадієн : стирол 35:65) з добавкою стабілізатора (некаля), що має рН=11,5...12,5; Четвертинна амонієва основа - Триетаноламін по ТУ 6-09-2448-72; Поліоксіетиленовий ефір алкілфенолу (змочувач ОП-10) за ДСТ 3381-84; Ортофосфорна кислота за ГОСТ 3381-84. У загальному виді процес одержання покрить здійснюють у такий спосіб: Для автофоретичного осадження ґрунтового шару готують ванну, що містить (у % по масі): плівкоутворювачі в тому числі: епоксидну (Э-40) або алкидноепоксидну (Э-30) смолу 0,1...1,5 епоксидно-поліуретанову композицію Ур-231 0,1...1,5 форміат міді, або цинку, або міді і цинку 0,5...1,5 четвертинне амонієве з'єднання 0,005...0,01 ацетон: 15...20 воду решта Для готування будь-якої конкретної по складу ванни, що відповідає зазначеному діапазонові концентрацій інгредієнтів діють у такий спосіб: дозують відповідно до розрахунку необхідні інгредієнти, частина плівкоутворювального (у виді розчину смоли Э-30 або Э-40 в ацетоні) змішують з водою, і водно-ацетонової дисперсії (емульсії) додають четвертинне амонієве з'єднання, окремо готують при ультразвуковому перемішуванні водну дисперсію епоксидно-поліуретанової композиції Ур-231, змішують обидві дисперсії, вносять у суміш форміат одного зазначеного двовалентного металу (або суміш форміатів двох зазначених двовалентних металів). Конкретні види використаних в прикладах форміатів наведені в таблицях 1, 2. Для автофоретичного осадження покривного шару готують ванну, що містить (у % по масі): латекс синтетичний БС-65 20,0-30,0 розчин поліметилфеніл-силоксанової смоли в толуолі (лак Ко-08) 5-10 тальк 1,0-2,0 триетаноламін по ТУУ 6-002-09651.2190,5-1,0 ортофосфорна кислота 0,5-2,5 перекис водню 2,0-4,0 вода решта Для готування будь-якої конкретної по складу ванни, що відповідає зазначеному діапазонові концентрацій діють у такий спосіб: дозують відповідно до розрахунку необхідні інгредієнти, розчин поліметилфенілсилоксанової смоли в толуолі ретельно змішують (для нейтралізації) із триетаноламіном, розбавляють водою і водну дисперсією, додатково перемішують протягом 20...24 годин. При перемішуванні протягом 5...10хв. у розчин вводять тальк, при перемішуванні додають латекс синтетичний БС-65 і ортофосфорну кислоту. Вану для осадження покривного шару за прототипом готують зазначеним в прототипі процесом. Конкретні склади ванн для автофоретичного осадження покривного шару наведені в Таблиці 1 (запропонований процес) та Таблиці 2(прототип). В усі х прикладах з використовували оптимальний склад відомого ґрунту, що містить (у % по масі): як плівкоутворювального 0,1 епоксидної смоли Э-40 і 0,1 епоксидно поліуретанової композиції Ур-231; 0,005 четвертинного амонієвого з'єднання; 15,0 ацетону, 84,29 води і 0,5 форміату двовалентного металу або суміші двовалентних металів міді і цинку. Використані форміати умовно зазначені в колонці 2 таблиці із символами Сu або Zn кожного з прикладів. При здійсненні прикладів зазначених в таблицях спочатку готують сталеві зразки розміром 75х75х1,2мм, на які після лужного очищення, протравляння і сушіння наносять відомий ґрунт. Електрофоретичне осадження металополімерного ґрунту проводять зануренням виробів у ванну з витримкою протягом 120 секунд при щільності струму 15мА/см 2 і напрузі 12В. На сирий металополімерний ґрунт автофоретично осаджують покривний шар протягом 180...200 секунд. Обидва шари одночасно сушать і отверджуют при температурі 180...200°С (453...473 К) протягом 45...50хв. Результати досліджень покрить, отриманих з використанням цих складів, наведені в таблиці 3. В зазначених прикладах еластичність плівки при згині визначали за ГОСТ 6806-73, міцність на удар визначали за ГОСТ 4765-73, мікротвердість визначали на приладі ПМТ-3, електричну міцність визначали за ГОСТ 9.302-79 на іскровому дефектоскопі "Крона-ір", електроопір вимірювався мегомметром М4100/4. Експериментально визначено, що отримане за новим процесом покриття не піддається руйнуванню у температурному інтервалі від -40 до +250°С. Як показують результати досліджень характеристик покрить отриманих за запропонованим процесом у порівнянні з характеристиками покрить, отриманих за процесом - прототипом покриття отримані за запропонованим процесом мають кращі експлуатаційні показники стосовно еластичності плівки при згині, міцності на удар, мікротвердості, електричної міцності. Таблиця 1 Метал № в икористаний в П/П грунтовочному шару Cu Cu Cu Zn Zn Zn Склад композиції для автофоретичного осадження покрив ного шару, мас. % розчин аніоактивна поліметилфеніллатекс пов ерхнев о ортофосфорна перекис тальк силоксанов ої синтетичний кислота в одню актив на смоли в толуолі речов ина (лак Ко-08) 26 6 1,6 1,0 1,9 4,0 30 9 1,0 0,5 0,5 2,0 20 5 2,0 0,7 1,1 3,2 28 8 1,4 0,9 0,8 2,4 24 10 1,2 0,8 2,5 3,6 22 7 1,8 0,6 1,5 2,8 в ода 59,5 57 68 58,5 57,9 64,3 Таблиця 2 Метал Склад композиції для автофоретичного осадження покривного шару за прототипом, використаний мас.% № в Кислый аддукт П/П Бутадигрунтовочному ТЭА ОП-10 Н3РО4 вода ВКФ 093 КЧ 0125 енстрольний шару Cu 2,5 12,0 0,2 0,01 0,5 85,69 Таблиця 3 Експлуатаційні характеристики покриття Показник Еластичність плівки при згині, мм Міцність на удар, кг/мм 2 Мікротвердість, кПа Електрична міцність кв/мм Крайовий кут змочування, град ГОСТ, ТУ, методика проведення випробувань 1 Покриття за прикладом 2 3 4 5 6 Покриття за прототипом ГОСТ 6806-73 1 1 1 1 1 1 2 ГОСТ 4765-73 Прилад ПМТ-3 50 2,3 50 2,2 50 2,2 50 2,2 50 2,2 50 2,2 45 2,5 ГОСТ 9.302-79 9,5 11,0 13,1 15,0 14,0 13,9 6,9 Мікроскоп МБВ з кутомірною головкою 85 85 85 85 85 85 75